Hidrógeno verde a partir de biogás mediante procesos basados en transportadores de oxígeno

• Objetivo de las prácticas:

El objetivo de las prácticas es la realización de un TFG sobre el desarrollo de un nuevo proceso de producción de hidrógeno verde mediante reformado de biogás con transportadores de oxígeno (aSECLR). Este proceso permite la producción de H₂ de alta pureza y con captura intrínseca de CO₂ con menores penalizaciones energéticas que los procesos actuales.

El desarrollo de las tecnologías para producción de hidrógeno verde es un aspecto crucial en la construcción de un nuevo sistema energético descarbonizado y libre de emisiones de gases con efecto invernadero (GEI). Por otro lado, la producción de hidrógeno verde a partir de biogás refuerza el desarrollo de la economía circular, de acuerdo con los objetivos de desarrollo sostenible (ODS).

• Propuesta de trabajo:

La mayor parte del hidrógeno producido actualmente se obtiene a partir del reformado de gas natural con vapor de agua. El proceso lleva asociado gran consumo de energía y emisiones de CO₂, así como la necesidad de purificación del gas de síntesis generado, lo que eleva su coste. La investigación abordada por este TFG se enmarca dentro de las nuevas tecnologías de descarbonización y plantea un nuevo proceso basado en transportadores de oxígeno para producir hidrógeno a partir de biogás, como alternativa renovable al gas natural.

Los transportadores de oxígeno empleados son óxidos metálicos que permiten transportar oxígeno entre dos reactores. En el primero de ellos, el transportador oxida parcialmente el metano en el biogás. En el segundo, el transportador se regenera con aire. Este proceso de oxidación-reducción se realiza cíclicamente con lo que se consigue el reformado en continuo del biogás. El nuevo proceso presenta ventajas sobre el reformado convencional: i) no es necesaria la purificación previa del biogás ii) no es necesario calentamiento externo para el reformado, iii) evita desactivación por coque del catalizador de reformado. Además, si a estos transportadores de oxígeno se les añade un material que permita la adsorción de CO₂, se pueden eliminar las etapas de purificación del gas de síntesis producido. Así, el proceso propuesto permitiría obtener corrientes independientes de hidrógeno y CO₂ de alta pureza a partir del biogás.

El estudiante estará involucrado en tareas de demostración de la viabilidad del nuevo proceso de reformado de biogás. Los bloques de tareas a desarrollar por el estudiante son: 1) Preparación de transportadores de oxígeno bifuncionales (transporte de oxígeno/adsorción CO₂) mediante diferentes técnicas (pelletización, granulación), 2) Caracterización de los transportadores mediante técnicas físico-químicas (termogravimetría, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, fisisorción, dureza mecánica), 3) Prueba de los transportadores bifuncionales en instalaciones de lecho fluidizado existentes en el grupo de investigación